基本信息
- 项目名称：
- Numb和Numblike基因在心室的小梁和紧凑型区的功能分析
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 利用传统的敲除方式, 全身敲除Numb基因, 将导致小鼠在约E11.5 死亡；然而在Cre-loxp基因重组系统的帮助下，用在心肌细胞表达的Nkx2.5蛋白去敲除Numb和Numblike的核苷酸序列，不但将会短暂延长小鼠的寿命而且会根据实验需要定位定时的进行基因敲除。这些数据都是基于PCR（聚合酶链式反应）技术测基因型，石蜡切片和免疫组织化学法染色的结果。
- 详细介绍：
- 心室的小梁和紧凑型区是生成功能性完整的心室壁的两个重要过程。小梁的一个显著变化通常会导致胚胎心脏衰竭或者胚胎的早期死亡。尽管心室的小梁和紧凑型区对着胚胎的心脏发育的形态上有着关键的影响，但是它的分子和细胞机制目前还不清楚。为了揭示这一问题，利用传统的敲除方式, 全身敲除Numb基因, 将导致小鼠在约E11.5 死亡；然而在Cre-loxp基因重组系统的帮助下，用在心肌细胞表达的Nkx2.5蛋白去敲除Numb和Numblike的核苷酸序列，不但将会短暂延长小鼠的寿命而且会根据实验需要定位定时的进行基因敲除。这些数据都是基于PCR（聚合酶链式反应）技术测基因型，石蜡切片和免疫组织化学法染色的结果。运用这些技术可以提供一个更好的方法去了解Numb和Numblike基因在心室的小梁和紧凑型区扮演的重要角色。
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 撰写目的：在小鼠染色体中敲除Numb和Numblike基因后，观察子代小鼠胚胎的心室小梁和紧凑型区的表现型，进而去了解Numb和Numblike基因在心室的小梁和紧凑型区扮演的重要角色。 基本思路：运用Cre-loxp基因敲除技术，PCR及电泳测基因型，免疫荧光技术染色，并在荧光显微镜下观察。
科学性、先进性及独特之处
- Numb是近20年来才被发现和逐渐认识的一个基因，近年来相关研究取得了较大的进展。Numb 在胚胎发育过程中所起的重要作用正被逐步认识，其在生物体内不同组织中的广泛分布和密切相关的各种生理机制也不断被认识。另外，其在心脏心室的小梁和紧凑型区功能也是一个尖端领域，有待进一步开发。
应用价值和现实意义
- 对Numb基因的功能研究进一步发展奠定了基础，在科研水平上分析了心室小梁和紧凑型区的一个显着的变化通常会导致胚胎心脏衰竭或者胚胎的早期死亡的原因。对未来找出治疗此类基因缺陷病有着重要的意义。
学术论文摘要
- 心室的小梁和紧凑型区是生成功能性完整的心室壁的两个重要过程。小梁的一个显著变化通常会导致胚胎心脏衰竭或者胚胎的早期死亡。尽管心室的小梁和紧凑型区对着胚胎的心脏发育的形态上有着关键的影响，但是它的分子和细胞机制目前还不清楚。为了揭示这一问题，利用传统的敲除方式, 全身敲除Numb基因, 将导致小鼠在约E11.5 死亡；然而在Cre-loxp基因重组系统的帮助下，用在心肌细胞表达的Nkx2.5蛋白去敲除Numb和Numblike的核苷酸序列，不但将会短暂延长小鼠的寿命而且会根据实验需要定位定时的进行基因敲除。这些数据都是基于PCR（聚合酶链式反应）技术测基因型，石蜡切片和免疫组织化学法染色的结果。运用这些技术可以提供一个更好的方法去了解Numb和Numblike基因在心室的小梁和紧凑型区扮演的重要角色。
获奖情况
- Weinstein Cardiovascular Development Conference Hilton Cincinnati Netherland Plaza Hotel, Cincinnati May 5-7, 2011 （详见附加材料）
鉴定结果
- 真实可靠
参考文献
- [1] Alberto Gulino, Lucia Di Marcotullio, Isabella Screpantia, The multiple functions of Numb, Department of Experimental Medicine, Sapienza University, 324 viale Regina Elena, 00161 Rome, Italy, Neuromed Institute, Pozzilli, Italy, Available online 26 November 2009 [2] Hanying Chen, Wenjun Zhang, Deqiang Li, Tim M. Cordes, R. Mark Payne, and Weinian Shou, Analysis of ventricular hypertrabeculation and noncompaction using genetically engineered mouse models,Riley Heart Research Center, Herman B. Wells Center for Pediatric Research, Department of Pediatrics, Indiana University School of Medicine, Indianapolis, IN 46202, Pediatr Cardiol. 2009 July; 30(5): 626–634. doi:10.1007/s00246-009-9406-5. [3] 钱文雨 李华顺. Numb 与神经发育.: 中国细胞生物学学报 Chinese Journal of Cell Biology 2010, 32(1): 1−16
同类课题研究水平概述
- Numb是近20年才被发现和逐渐认识的一个基因（Uemura等人，1989，在果蝇中筛选影响神经发育的基因时，发现d-Numb基因，d指来源于果蝇），近年来相关研究取得了较大的进展：Alberto Gulino在2009年11月发表的名为《The multiple functions of Numb》的文章详细阐述了Numb基因的结构和对于生物机体的详细功能。 然而，Numb 在胚胎发育和神经发生过程中所起的重要作用正被逐步揭示，其在生物体内不同组织中的广泛分布和密切相关的各种生理机制也不断被认识。尤其是Numb在对于哺乳动物的胚胎心脏的作用功能还不完全被了解。尽管这些年许多科学家对于斑马鱼心室的小梁和紧凑型区缺陷有所研究（Courtney Peshkovsky, Ronald Totong, Deborah Yelon，2011年2月），可是随着Numb在哺乳动物中功能的透明化，对于未来治疗人类相关的基因疾病有着重大的技术突破。 随着1981年Cre重组酶从P1噬菌体中被发现（Sauer and Henderson 1988; Sternberg and Hamilton 1981），自从Cre-lox被发现，噬菌体重组的阶段被提升成为一项操控基因组的技术并且成功运用到哺乳动物的细胞组织、酵母、植物、老鼠和其他生物。（Araki et al. 1987） 可是，利用传统的敲除方式, 全身敲除Numb基因, 将导致小鼠在约E11.5 死亡；然而在Cre-loxp基因重组系统的帮助下，用在心肌细胞表达的Nkx2.5蛋白去敲除Numb和Numblike的核苷酸序列，不但将会短暂延长小鼠的寿命而且会根据实验需要定位定时地进行基因敲除。这种设计并利用定位敲除基因的方法研究哺乳动物胚胎心室的小梁和紧凑型区的研究目前并不多见。
